I ricercatori della TU Graz e dell'Università di Graz presentano il nuovo metodo di tomografia plasmonica 3-D in Comunicazioni sulla natura .

La luce come vettore di informazioni è indispensabile alla moderna tecnologia della comunicazione. La manipolazione controllata dei quanti di luce, cosiddetti fotoni, costituiscono la base per la trasmissione senza fili o il trasferimento di dati in fibre di vetro ottiche. A causa della natura ondulatoria della luce e del suo limite di diffrazione, però, i componenti ottici possono focalizzare la luce solo fino alla scala del micron (10-6 m). Ulrich Hohenester dell'Istituto di fisica dell'Università di Graz spiega:"Per consentire ai fotoni e alle nanostrutture di interagire in modo più efficiente, nel campo della ricerca plasmonica, accoppiamo la luce su una nanoparticella metallica, tipicamente realizzato in oro o argento." A seconda delle dimensioni, forma, ambiente e materiale, si formano nubi risonanti di elettroni, i cosiddetti plasmoni di superficie. Hohenester continua:"Questa vibrazione elettronica collettiva ci consente di focalizzare la luce su scala nanometrica e quindi utilizzare una varietà di applicazioni nella tecnologia dei sensori e nel fotovoltaico".

Imaging di campi plasmonici

L'osservazione diretta dei campi plasmonici è possibile solo grazie al microscopio elettronico più potente dell'Austria:l'ASTEM, Microscopio elettronico a trasmissione a scansione austriaco, presso il Centro di Microscopia Elettronica di Graz. Negli ultimi anni, la microscopia elettronica è diventata un metodo ideale per misurare i campi plasmonici. Gerald Kothleitner, capo del gruppo di lavoro per la microscopia elettronica a trasmissione analitica presso l'Istituto di microscopia elettronica e nanoanalisi della TU Graz, elabora:"Un fascio di elettroni ad alta energia si muove vicino al campione o lo penetra. Gli elettroni nelle vicinanze del campione subiscono una perdita di energia, qualcosa che possiamo misurare spettroscopicamente. Ciò si traduce in immagini bidimensionali di campi plasmonici a risoluzione sub-nanometrica. In questo metodo si perde l'informazione sulla terza dimensione lungo la quale si muovono gli elettroni".

Svolta in 3-D

Nel presente lavoro che è stato pubblicato sulla rivista ad accesso aperto Comunicazioni sulla natura , i ricercatori del NAWI Graz hanno potuto mostrare per la prima volta come la terza dimensione può essere ricostruita completamente nell'ambito di un processo di imaging tomografico ruotando il campione ed elaborando una serie di proiezioni bidimensionali inclinate. Questo metodo funziona in modo simile alla tomografia computerizzata utilizzata in medicina e porta opportunamente il nome di tomografia 3-D-plasmon. Kothleitner e Hohenester sugli effetti della loro ricerca di successo:"Utilizzando questo nuovo metodo è ora possibile misurare i campi plasmonici in un modo che aiuterà a comprendere meglio le applicazioni nei campi della tecnologia dei sensori, la tecnologia delle celle solari e l'archiviazione del computer o addirittura portarne di nuovi".